煤制氫過程中還會產生大量的粉塵,這些粉塵不僅會影響空氣質量,還可能對人體健康造成危害。而甲醇制氫過程中,由于甲醇相對純凈,在制氫過程中幾乎不產生 SO?、氮氧化物和粉塵等污染物。
雖然甲醇制氫在碳排放方面與可再生能源制氫存在差距,但在污染物排放方面具有明顯優(yōu)勢,且隨著技術的發(fā)展,其環(huán)境效益有望進一步提升,在推動能源清潔化和可持續(xù)發(fā)展中具有重要作用。與天然氣制氫相比,甲醇制氫在經濟和環(huán)境效益上呈現(xiàn)出顯著差異。
在經濟成本方面,天然氣制氫的原料成本受天然氣價格波動影響較大。以某地區(qū)為例,若天然氣價格為 3.5 元 /m3 ,生產 1 標準立方米氫氣,天然氣制氫消耗原料天然氣約 0.5m3 ,燃料天然氣約 0.1m3 ,則原料成本約為 2.1 元 。
在環(huán)境效益方面,天然氣制氫過程中,雖然主要產物為氫氣和二氧化碳,但在天然氣開采、運輸以及制氫反應過程中,會產生一定量的溫室氣體排放。據相關研究,天然氣制氫的全生命周期碳排放約為 10 - 15kgCO?/kgH? 。
而甲醇制氫若采用天然氣為原料生產甲醇再制氫,其碳排放主要集中在甲醇生產階段,全生命周期碳排放約為 15 - 20kgCO?/kgH? ,略天然氣制氫;若采用煤炭為原料生產甲醇再制氫,碳排放則更高 。
但甲醇制氫過程中產生的二氧化碳相對純凈,更易于捕集和利用,在碳捕集與封存(CCS)技術應用方面具有一定優(yōu)勢。與電解水制氫相比,甲醇制氫的效益特點也十分明顯。在經濟成本上,電解水制氫的成本主要取決于電價。
若電價為 0.6 元 /kWh ,每生產 1 標準立方米氫氣消耗電量約 5 - 6kWh ,則電費成本約為 3 - 3.6 元 ,再加上設備投資、運行維護等成本,其總成本較高。而甲醇制氫的綜合成本相對較低。
但目前可再生能源發(fā)電受自然條件限制,穩(wěn)定性較差,且電解水制氫設備成本高,導致其大規(guī)模應用受到一定制約。而甲醇制氫雖然存在碳排放,但技術相對成熟,供應穩(wěn)定性較好,在現(xiàn)階段更具應用優(yōu)勢。
仿生催化體系的構建,借鑒了自然界中生物酶的催化機制,為開發(fā)新型催化劑提供了新思路,有望實現(xiàn)甲醇制氫在溫和條件下的進行,減少能源消耗和設備成本。